Investigadores de la Universidad Politécnica Nacional de Investigación de Perm (PNIPU) han presentado un reactor mejorado para la producción de gas de síntesis, un componente clave de la industria química. Esta invención, patentada en el marco del programa «Prioridad-2030», resuelve el problema del calentamiento desigual del catalizador en los reactores tradicionales, lo que aumenta significativamente la eficiencia del proceso.
El gas de síntesis, compuesto por hidrógeno y monóxido de carbono, se utiliza ampliamente para la producción de combustibles, plásticos, fertilizantes y productos farmacéuticos. Normalmente se obtiene mediante la transformación catalítica de hidrocarburos, pero los reactores existentes sufren de un desequilibrio de temperaturas en las capas del catalizador. Los elementos metálicos se calientan más rápido que los cerámicos, lo que provoca un sobrecalentamiento en las paredes y un calentamiento insuficiente en el centro.
Los ingenieros de la PNIPU propusieron una solución: la alternancia de capas de catalizador (gránulos de níquel-cerámica) y bolas metálicas dentro de los tubos de reacción. Esto mejora la transferencia de calor y asegura un calentamiento uniforme.
Nuestro dispositivo para la obtención de gas de síntesis contiene una cámara de reactor, un cilindro hueco, dentro del cual se instalan 30 canales (tubos) de mayor diámetro y un sistema de calentamiento, que es un tubo central con orificios para la salida de calor. Los propios canales están llenos con la alternancia de capas de catalizador (níquel con cerámica) y una capa de bolas metálicas. Esta construcción asegura un calentamiento uniforme y un aumento de la productividad del reactor en un 30%.
El principio de funcionamiento del reactor desarrollado es el siguiente: el dióxido de carbono y el vapor de agua a presión entran en el tubo central y se inflaman, calentando las paredes hasta una temperatura de 900 grados. En los canales de reacción se introduce materia prima de hidrocarburos, por ejemplo, metano. Pasa a través de las capas de bolas metálicas y catalizador, donde se produce una reacción química, que da como resultado la formación de hidrógeno y monóxido de carbono. El gas de síntesis obtenido se extrae del reactor.
Las pruebas de un prototipo en una empresa de la industria atómica confirmaron la eficacia del desarrollo.
Lea también materiales sobre el tema: